高层建筑的结构体系

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1、第二章高层建筑的结构选型与结构布置高层建筑结构设计的基本原则常用结构体系分类几个典型常用结构体系简介多层框架结构2.1高层建筑结构设计的基本原则注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必需的承载力、刚度和延性。结构应满足下列要求：1）具有必要的承载力、刚度和延性；2）避免因局部破坏而导致整个结构破坏；3）对可能的薄弱部位采取加强措施；4）避免局部突变和扭转效应形成的薄弱部位；5）宜具有多道抗震防线。概念设计：根

2、据理论与试验研究结果和工程经验等形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。结构概念设计是一些结构设计理念，是设计思想和设计原则。例：在抗震设计时要求“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计思想和结构设计中应尽可能地使结构“简单、规则、均匀、对称”的设计原则，都属于概念设计的范畴。2.2高层建筑的结构选型2.2.1高层建筑结构类型按材料性能分为钢结构、钢筋混凝土结构和钢与钢筋混凝土的组合结构。1、钢结构钢结构材料强度高、韧性好、易于加工；构件断面小、自重轻、抗震性能好；而且钢构件可以在工厂

3、加工制作，在现场安装，有利于提高施工速度和构件的制作质量。高层钢结构用钢量大，造价高，耐火性差，2、钢筋混凝土结构材料来源丰富，造价低，混凝土的可塑性强，混凝土材料强度虽然较低于钢材，但混凝土构件的截面大、刚度大，有利于抵抗结构的侧向位移。钢筋混凝土结构的施工工期长，结构自重大、承载力低，建造高度受到限制。目前世界上最高的钢筋混凝土高层建筑是朝鲜平壤市的柳京饭店，地面以上是101层，高305.4m；芝加哥的水塔广场大厦（WaterPlazaTower）位居其次，76层，262m高。3、钢—钢筋混凝土组合结构吸收了钢结构

4、和混凝土结构两种结构的优点，克服两种结构的缺点，根据工程需要，进行不同方式组合。有以下几种组合方式：（1）钢骨混凝土组合方式把型钢、钢管等钢材放在混凝土构件内部，形成钢骨混凝土（劲性钢筋），以充分利用外包混凝土的刚度和耐火性能，又可利用钢骨减小构件断面和改善抗震性能，目前应用比较普遍。另一种方式：在钢管内部填充混凝土，利用混凝土提高构件的刚度。（2）混合结构组合方式在建筑结构中，一部分抗侧力结构用钢结构，另一部分用钢筋混凝土结构。这种混合结构中，多数用钢筋混凝土做筒体或剪力墙，用钢材做框架梁、柱。如上海的金茂大厦，用钢

5、筋混凝土做核心筒，外框用钢骨混凝土和钢柱的混合结构。我国在高层建筑中仍以使用钢筋混凝土材料为主，目前正在加强对轻质混凝土的研究和推广；钢结构高层建筑已有相当的数量，随着我国经济实力和钢产量的提高，钢结构建筑也一定会得到良好的发展。2.2.2高层建筑结构选型的主要内容1）选择合适的竖向承重结构；2）选择合适的水平承重结构；3）选择合适的基础结构。竖向承重结构：框架、剪力墙、框架—剪力墙、筒体等多种形式；水平承重结构：单向板肋形楼盖、双和板肋形楼盖、井式楼盖、密肋楼盖、无梁楼盖等多种形式；主要承担竖向荷载。主要承担水平荷载

6、。高层建筑的基础结构：独立基础、条形基础、筏形基础、箱形基础、桩基础等多种形式。高层建筑应根据房屋高度、高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术等因素选择适宜的结构体系。常用结构体系分类框架结构剪力墙结构框架-剪力墙结构框架-筒体结构筒中筒结构成束筒结构筒体结构巨型框架结构钢筋混凝土结构框架筒体结构组合筒体结构剪力桁架钢结构框架结构体系剪力墙结构体系框架－剪力墙（框架－筒体）结构体系筒中筒结构体系多筒体系——成束筒和巨型框架2.2.3高层建筑竖向承重结构的选型1、竖向承重结构的类型及特点A、结构

7、构成框架：梁和柱刚结而成的平面结构体系。框架承受结构的竖向和水平作用，称为框架结构体系。从施工方面看，可以是整体现浇也可以是装配式或装配整体式。框架结构体系缺点：侧向刚度小，抵抗侧向变形能力差。限制了框架结构的建造高度。①建筑平面布置灵活，分隔方便；②施工简便，设计合理时结构有较好的塑性变形能力；③外墙采用轻质填充材料时，结构自重小。B、结构的优缺点：优点：C、结构的位移特征：框架结构在水平力作用下的受力变形特点：侧移两部分组成：梁柱弯曲变形产生的侧移和柱轴向变形产生的。水平荷载作用下，框架梁柱中的内力有弯矩、剪力和轴

8、力，在弯矩作用下，梁柱发生弯曲，且有反弯点，梁柱弯曲引起框架的整体侧向位移。框架结构下部的梁柱内力大，层间变形大，愈到上部层间变形愈小，框架的整体变形呈现剪切型。框架在水平荷载作用下，柱轴向变形（柱的拉伸和压缩使结构出现侧移）；在上部各层较大，愈到底部层间变形愈小，使整个结构呈现弯曲型变形。全部侧向位移中主要由梁柱弯曲引起，随着建